בדיוק כפי שסוגים שונים של פאנלים סולאריים משנים את אופן ההפעלה והתחזוקה של מערכת אנרגיה סולארית, סוגים רבים של סוללות ישפיעו על הביצועים והתחזוקה של מערכת אחסון סולארית פלוס. אם מישהו מחפש מוצר זול ועמיד לאחסון אנרגיה, סוללות עופרת עשויות להיות הדרך, אבל זה דורש תחזוקה נוספת. מערכות אחסון סוללות ליתיום-יון הן אופציה מיינסטרים עבור בעלי מערכות חשמל סולאריות הדורשות גישה נטולת תחזוקה, אך הן אינן מתאימות לסביבות קיצוניות.
רמות שונות של עבודות תחזוקה של הסוללה עשויות להשפיע על איזו מערכת אחסון אנרגיה משמשת לאחסון אנרגיה סולארית פלוס. להלן יסבירו את דרישות התחזוקה של מספר מוצרי אחסון אנרגיה נפוצים של סוללות המשמשות בתעשיית ייצור האנרגיה הסולארית: סוללות ליתיום-יון, סוללות עופרת, סוללות ניקל-קדמיום, סוללות זרימה.
(1) סוללת ליתיום-יון
לדברי ברנט האריס, מייסד ו-CTO של Eguana Technologies, סוללות ליתיום-יון הן מוצר אחסון האנרגיה המועדף עבור רוב יישומי האנרגיה הסולארית בגלל הצפיפות הגבוהה, התחזוקה הנמוכה והעלות הנמוכה שלהן. סוללות ליתיום אינן מתאימות ליישומים מסוימים, כגון טווחי טמפרטורות קיצוניים או מקום שבו נדרש אחסון אנרגיה לטווח ארוך, וסוללות אחרות עשויות להיות חסכוניות יותר. פריט התחזוקה הגדול ביותר עבור סוללות ליתיום-יון הוא קצב הפירוק. בדיוק כמו סוללות טלפון סלולרי, סוללות ליתיום המשמשות במערכות אחסון אנרגיה במתקני אנרגיה סולארית מתרוקנות קשות לאחר מספר מסוים של טעינות ופריקות. על המפתחים לתכנן את שיעור ההידרדרות הזה. שני הסוגים הנפוצים ביותר של סוללות ליתיום-יון המשמשות בפרויקטים של אחסון סולארי פלוס הם סוללות ליתיום ברזל פוספט (LFP) וסוללות ליתיום ניקל מנגן קובלט (NMC).
(2) סוללת ליתיום ברזל פוספט (LFP).
סוללות ליתיום ברזל פוספט (LFP) הן סוללות בטוחות ועמידות. מכיוון שלא נעשה שימוש בקובלט, אין בעיית בריחה תרמית (אש), ואין צורך באמצעי אוורור או קירור, כך שניתן להתקין אותו בקלות בתוך הבית, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור יישומי אחסון אנרגיה למגורים. לדברי Sonnen Corporation, יצרנית סוללות ליתיום ברזל פוספט (LFP), הסוללות הן אידיאליות ליישומי אחסון אנרגיה נייחים, במיוחד כאשר הסוללות נדרשות לעבור מדי יום לאופטימיזציה של צריכת חשמל סולארית ושירותים מחוברים לרשת.
סוללות ליתיום ברזל פוספט (LFP) אינן דורשות יותר תחזוקה, אך היכן שהן מותקנות עלול להשפיע על הביצועים. סוללות ליתיום נדרשות לשימוש במערכת ניהול סוללות (BMS) המנטרת אוטומטית את הטמפרטורה של כל סוללה, מצב הטעינה, חיי המחזור וכו' כדי למקסם את הביצועים. כל עוד מערכת אגירת האנרגיה מותקנת בטווח טמפרטורות וגובה מקובלים, אין צורך באמצעי תחזוקה.
"כל עוד סוללות ליתיום ברזל פוספט (LFP) מאוחסנות ומותקנות במיקום התואם את הסביבה שבה המוצר מופעל, תחזוקה שוטפת אינה נדרשת", אמר קרלוס רסטרפו, סגן נשיא הטכנולוגיה של Sonnen. זה חשוב. סוללות לא חייבות להיות מוכנות לשינויי טמפרטורה עונתיים".
בראד הנסן, מנכ"ל EnSync Energy, אמר: "סוללות ליתיום ברזל פוספט (LFP) יכולות להיות נתונות לאיומים מטעינת יתר, טמפרטורות גבוהות ואפילו נזק פיזי ומתח, ולכן יש לשמור על הבטיחות. כאשר משתמשים בסוללות בתוך או בקרבת מקום. מרחבי מגורים, בחירת הסוללה הבטוחה ביותר כחלק חיוני מהמערכת היא עיקרון מנחה חשוב".
(3) סוללת ליתיום ניקל מנגן תחמוצת קובלט (NMC).
סוללות ליתיום ניקל מנגן קובלט אוקסיד (NMC) הן עמידות ובטוחות מאוד כל עוד הן מנוטרות על ידי מערכת ניהול סוללות. על ידי הוספת אלמנטים כמו ניקל ומנגן לכימיה של הסוללה, הסוללה יכולה לאגור יותר חשמל מאשר סוגים אחרים של סוללות ליתיום-יון.
כמו סוללות ליתיום אחרות, סוללות ליתיום ניקל מנגן קובלט אוקסיד (NMC) אינן דורשות תחזוקה גדולה. מערכת ניהול סוללה (BMS) תנטר את המתח, הזרם והטמפרטורה של הסוללה כדי להבטיח בטיחות וחיי פעולה.
האריס של Eguana אמר, "פעולה קיצונית יכולה לקצר את חיי הסוללה, ומערכת הניטור מתעדת את הפעולה דרך מערכת ניהול הסוללה (BMS) כדי להודיע על תביעות אחריות. בכל תנאי הפעלה שעלולים להיות לא בטוחים, מערכת ניהול הסוללה (BMS) נסגרת למטה במערכת." מערכת אחסון האנרגיה של הסוללות של החברה משתמשת בסוללות ליתיום ניקל מנגן קובלט אוקסיד (NMC) מבית LG Chem.
ניתן להשתמש בסוללות ליתיום ניקל מנגן קובלט אוקסיד (NMC) בחורף כל עוד טווח הטמפרטורות הבטוח מאושר.
"אם נדרשות מערכות אחסון אנרגיה עונתיות, יש לאחסן אותן בתוך הבית", אמר האריס, וציין את החורפים הקנדיים כדוגמה קיצונית.
(4) סוללות זרימה - במיוחד סוללות אבץ ברומיד (ZNBR).
סוללות זרימת אבץ ברומיד (ZNBR) (המיוצרות לרוב על ידי Primus Power) מתאימות היטב למערכות אחסון אנרגיה בקנה מידה גדול לטווח ארוך. סוללות זרימה משתמשות בשני רכיבים כימיים המומסים בנוזל המופרד על ידי מפריד כדי לספק מטען חשמלי. סוללות זרימת אבץ ברומיד (ZNBR) מכילות מלחי אבץ ברומיד מומסים באלקטרוליט. טכנולוגיית הסוללה בה משתמש Primus Power שונה במקצת מסוללות זרימת אבץ ברומיד (ZNBR) קונבנציונליות, והמפריד שלה אינו דורש ניקוי או החלפה. Primus Power משתמשת במיכלי אחסון לאחסון אלקטרוליט, ולסוללות הזרימה שלה יש מחזורי טעינה-פריקה אינסופיים ללא ירידה בביצועים. סוללות זרימה דורשות בדרך כלל מעט מאוד תחזוקה.
סוללות זרימה הן כמו תאי דלק, אז הן רק קופסאות עם אלקטרוניקה ואלקטרוליזרים. פרימוס אומרת כי מוצרי ה-Energy Pods שלה דורשים רק ביקורי תחזוקה שנתיים מטכנאי שירות מוסמכים לתפעול ותחזוקה (O&M) כדי לבצע בדיקות שגרתיות, להחליף מסנני אוויר ולמלא אלקטרוליטים. ניתן להשתמש בסוללות Flow בחורף וניתן להתקין אותן בתנאים קרים מאוד.
"אנו עוקבים אחר כל הסוללות הפרוסות 24/7 כדי להבטיח פעולה תקינה ומטפלים באופן יזום בכל בעיה פוטנציאלית בשטח. נתונים אלה זמינים גם לספק ה-O&M של הבעלים בזמן אמת", אמר Jorg Heinemann, CCO של Primus Power. סוללות נועדו להחזיק מעמד כל עוד, אם לא יותר, תחנות כוח סולאריות עם פתרונות אחסון אנרגיה, ואינן דורשות תוספות או החלפות קבועות כמו סוללות ליתיום-יון".
(5) סוללת עופרת-חומצה
ידוע היטב שסוללות עופרת הן אמינות ולא יקרות. המבנים דמויי הרשת שלהם טבולים באלקטרוליטים חומציים, שהאלקטרוליטים שלהם עשויים לדרוש חידוש ארוך טווח. סוללות כבדות בגלל החומר וחלקן חייבות להיות מותקנות באזורים מאווררים. דרישות התפעול והתחזוקה שלהם מובנות היטב בשלב זה, ולכן הם אידיאליים עבור רוב יישומי האחסון הסולארי פלוס ויש לאחסן אותם במקום יבש עם טמפרטורות מתונות.
יש לבדוק את חיבורי המסוף של סוללות עופרת חומצה מספר פעמים בשנה כדי לוודא שהם לא מתרופפים עם הזמן. יש למלא סוללות עופרת-חומצה מוצפות במים מזוקקים באופן קבוע. סוללות מפריד פיברגלס (AGM) וסוללות עופרת ג'ל אטומות הרמטית ולכן אינן מצריכות חידוש אלקטרוליט.
אם לא נעשה שימוש זמני בסוללת העופרת, יש לאחסן אותה כראוי. סוללת טרויאנית אומרת שסוללות עופרת מתפרקות מעצמן עם הזמן ויש להטעין אותן לרמה מינימלית גם כשהן אינן מחוברות לעומס. קצב פריקה עצמי זה משתנה עם הטמפרטורה, כאשר טמפרטורות גבוהות מגדילות את קצב הפריקה וטמפרטורות נמוכות מקטינות את קצב הפריקה.
מומחי סוללות טרויאניות אמרו, "התחזוקה הנדרשת עבור סוללות עופרת אינה קשה במיוחד, אך עבודת התחזוקה היא גדולה. הדבר נכון במיוחד עבור סוללות עופרת שיש למלא במים. כאשר מוסיפים מים מזוקקים כדי לחדש את רמת אלקטרוליט, חומצה תיחשף. אנו ממליצים לצוות תחזוקת הסוללה להרכיב משקפי בטיחות וכפפות. אם לקוחות מודאגים מתחזוקת הסוללה, הם יכולים לבקש עזרה מבחוץ כדי להשלים משימה זו".
(6) סוללת ניקל-קדמיום (NiCd).
סוללות מבוססות ניקל הן אידיאליות עבור התקנות מרוחקות מחוץ לרשת ביישומים תובעניים שבהם נדרש כוח גיבוי אמין ותחזוקה שוטפת אינה אפשרית. הם עובדים היטב בטמפרטורות קיצוניות ופריקות עמוקות.
EnerSys אמרה כי, בדומה לתחזוקה של סוללות חומצה עופרת, סוללות ניקל-קדמיום (NiCd) צריכות להיבדק באופן קבוע ולמלא מחדש. מכיוון שסוללות ניקל-קדמיום (NiCd) יכולות לפעול על פני טווח טמפרטורות עבודה רחב, אינך צריך להתכונן לקור קיצוני בחורף, אך אין לאחסן סוללות מתחת ל--22 מעלות F. ניקל-קדמיום (NiCd) ) ניתן לאחסן סוללות (לא מחוברות לעומס) עד 12 חודשים כל עוד הסביבה יבשה ובטווח הטמפרטורות המתאים.
ג'יי פרנקהאוזר, מנהל פיתוח עסקי ושיווק עבור כוח גיבוי ב-EnerSys. "קריאת מתח ובדיקות רמת אלקטרוליט על סוללות NiCd יכולות להיעשות בקלות על ידי בעל מערכת הסוללות. הוספת מים יכולה להיעשות על ידי הבעלים, אך הם יצטרכו לנקוט באמצעי הבטיחות המפורטים במדריך ההתקנה וההפעלה. בזמן בדיקת קיבולת או בדיקות אלקטרוניות אחרות צריכות להיעשות על ידי טכנאים מוסמכים."